机器人系统仿真(四)——四轮圆柱状机器人模型

参考视频：【奥特学园】ROS机器人入门课程《ROS理论与实践》零基础教程_哔哩哔哩_bilibili

参考文档：http://www.autolabor.com.cn/book/ROSTutorials/

需求描述:

创建一个四轮圆柱状机器人模型，机器人参数如下,底盘为圆柱状，半径 10cm，高 8cm，四轮由两个驱动轮和两个万向支撑轮组成，两个驱动轮半径为 3.25cm,轮胎宽度1.5cm，两个万向轮为球状，半径 0.75cm，底盘离地间距为 1.5cm(与万向轮直径一致)

结果演示:

 

实现流程:

创建机器人模型可以分步骤实现

1. 新建 urdf 文件，并与 launch 文件集成

2. 搭建底盘

3. 在底盘上添加两个驱动轮

4. 在底盘上添加两个万向轮

1.新建urdf以及launch文件

urdf 文件:基本实现

<robot name="mycar">
    <!-- 设置 base_footprint  -->
    <link name="base_footprint">
        <visual>
            <geometry>
                <sphere radius="0.001" />
            </geometry>
        </visual>
    </link>

    <!-- 添加底盘 -->

    <!-- 添加驱动轮 -->

    <!-- 添加万向轮(支撑轮) -->
</robot>

launch 文件:

<launch>
    <!--1.在参数服务器中载入urdf-->
    <param name="robot_description" textfile="$(find urdf01_rviz)/urdf/urdf/demo05_test.urdf" />

    <!--2.启动rviz-->
    <node pkg="rviz" name="rviz" type="rviz" args="-d $(find urdf01_rviz)/config/show_mycar.rviz"/>

    <!--3.关节状态发布节点-->
    <node pkg="joint_state_publisher" type="joint_state_publisher" name="joint_state_publisher"/>
    <!--4.机器人状态发布节点-->
    <node pkg="robot_state_publisher" type="robot_state_publisher" name="robot_state_publisher"/>
    <!--5.添加控制关节运动的节点-->
    <node pkg="joint_state_publisher_gui"  type="joint_state_publisher_gui"  name="joint_state_publisher_gui" />
</launch>

2.底盘搭建

<robot name="mycar">
    <!--1.添加 base_footprint-->
    <link name="base_footprint">
        <visual>
            <geometry>
                <sphere radius="0.001"/>
            </geometry>
        </visual>
    </link>

    <!--2.添加地盘-->
    <!--
        形状：圆柱
        半径：0.1m
        高度：0.08m
        离地间距：0.012m
    -->
    <!--2.1.link-->
    <link name="base_link">
        <visual>
            <geometry>
                <cylinder radius="0.1" length="0.08" />
            </geometry>
            <origin xyz="0 0 0" rpy="0 0 0" />
            <material name="baselink_color" >
                <color rgba="1.0 0.5 0.2 0.5" />
            </material>
        </visual>
    </link>
    <!--2.2.join-->
    <joint name="link2footprint" type="fixed">
        <parent link="base_footprint"/>
        <child link="base_link" />
        <!--关节z上的设置 = 车体高度/2 + 离地间距-->
        <origin xyz="0 0 0.055" rpy="0 0 0" />
    </joint>
    <!--3.添加驱动轮-->

    <!--4.添加万向轮-->

</robot>

两个link之间的相对偏移量建议写在 joint 的 origin 里 ，方便各组件之间距离换算

3.添加驱动轮

  <!--3.添加驱动轮-->
    <!--
        形状：圆柱
        半径：0.035m
        长度：0.015m
    -->
    <!--3.1.link-->
    <link name="left_wheel">
        <visual>
            <geometry>
                <cylinder radius="0.0325" length="0.015" />
            </geometry>
            <origin xyz="0 0 0" rpy="1.5708 0 0" />
            <material name="leftwheel_color" >
                <color rgba="0 1.0 0 0.3" />
            </material>
        </visual>
    </link>
    <link name="right_wheel">
        <visual>
            <geometry>
                <cylinder radius="0.0325" length="0.015" />
            </geometry>
            <origin xyz="0 0 0" rpy="1.5708 0 0" />
            <material name="rightwheel_color" >
                <color rgba="0 1.0 0 0.3" />
            </material>
        </visual>
    </link>
    <!--3.2.join-->
    <joint name="left2footprint" type="continuous">
        <parent link="base_link"/>
        <child link="left_wheel" />
        <!--
            x 无偏移
            y 车体半径
            z z = 车体高度 / 2 + 离地间距 - 车轮半径
        -->
        <origin xyz="0 0.1 -0.0225" rpy="0 0 0" />
        <axis xyz="0 1 0" />
    </joint>
    <joint name="right2footprint" type="continuous">
        <parent link="base_link"/>
        <child link="right_wheel" />
        <!--
            x 无偏移
            y 车体半径
            z z = 车体高度 / 2 + 离地间距 - 车轮半径
        -->
        <origin xyz="0 -0.1 -0.0225" rpy="0 0 0" />
        <axis xyz="0 1 0" />
    </joint>

4.添加万向轮

   <!--4.添加万向轮-->
    <!--
        形状：球
        半径：0.0075m
    -->
    <!--4.1.link-->
    <link name="front_wheel">
        <visual>
            <geometry>
                <sphere radius="0.0075" />
            </geometry>
            <origin xyz="0 0 0" rpy="0 0 0" />
            <material name="frontwheel_color" >
                <color rgba="0 0 1 0.3" />
            </material>
        </visual>
    </link>
    <link name="back_wheel">
        <visual>
            <geometry>
                <sphere radius="0.0075" />
            </geometry>
            <origin xyz="0 0 0" rpy="0 0 0" />
            <material name="backwheel_color" >
                <color rgba="0 0 1 0.3" />
            </material>
        </visual>
    </link>
    <!--4.2.joint-->
    <joint name="front2footprint" type="continuous">
        <parent link="base_link"/>
        <child link="front_wheel" />
        <origin xyz="0.08 0 -0.0475" rpy="0 0 0" />
        <axis xyz="0 1 0" />
    </joint>
    <joint name="back2footprint" type="continuous">
        <parent link="base_link"/>
        <child link="back_wheel" />
        <origin xyz="-0.08 0 -0.0475" rpy="0 0 0" />
        <axis xyz="0 1 0" />
    </joint>